2411-3336 2541-9404 Записки Горного института Journal of Mining Institute Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University 10.31897/PMI.2021.3.2 pmi-13762 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/13762 Горное дело Mining Empirical regularities investigation of rock mass discharge by explosion on the free surface of a pit bench Исследование эмпирических закономерностей сброса горной массы взрывом на свободную поверхность уступа карьера Alenichev Igor A. Аленичев И. А. Alenichev Igor A. igor-alenichev@ya.ru 0000-0003-3359-4450 ООО «Полюс Проект» (Красноярск, Россия) Polyus Project LLC (Krasnoyarsk, Russia) Rakhmanov Ruslan A. Рахманов Р. А. Rakhmanov Ruslan A. ruslan1250@mail.ru 0000-0002-5341-2274 Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук (Москва, Россия) Research Institute of Comprehensive Exploration of Mineral Resources, Russian Academy of Sciences (Moscow, Russia) 20 09 2021 2021 249 334 341 16 06 2020 29 03 2021 20 09 2021 © 2021 И. А. Аленичев, Р. А. Рахманов © 2021 Igor A. Alenichev, Ruslan A. Rakhmanov 2021 И. А. Аленичев, Р. А. Рахманов Igor A. Alenichev, Ruslan A. Rakhmanov Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0) https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/13762

Минимизация сброса взорванной горной массы в выработанное пространство карьера является весьма актуальным направлением для изучения, так как позволяет повысить технологичность работ и сократить затраты на ведение добычи. В статье представлены результаты опытно-промышленных взрывов, в ходе которых проводилось исследование данного вопроса. Основная цель работ заключалась в установлении ключевых факторов, влияющих на объем сброса горной массы на транспортную берму карьера. В ходе проведения анализа мирового опыта исследований по данной теме выделены ключевые факторы, влияющие на формирование развала и сброса – природные и технологические. Описана методика проведения экспериментов и сбора данных для анализа влияния технологических параметров размещения, заряжания и инициирования скважин на объемы сброса горной массы. Установлено, что основной сброс на транспортную берму карьера формируется объемом горной массы, ограниченным призмой угла естественного откоса. При достаточном смещении горной массы от края верхней бровки в сторону центра блока в формировании сброса участвуют только скважины 1-го и 2-го рядов. Получены эмпирические зависимости суммарного объема сброса горной массы от длины блока по бровке, удельного расхода ВВ, размера куска породы P50 и темпа отбойки. Полученные результаты могут быть использованы для проектирования параметров БВР, а также для прогнозирования и оценки возможных последствий массового взрыва в схожих горно-геологических условиях.

Minimizing the discharge of blasted rock mass into the developed space of the pit is a very relevant area for study, as it allows to increase the processability of work and reduce the cost of mining. The article presents the results of experimental industrial explosions, during which the study of this issue was conducted. The main purpose of the work was to establish the key factors affecting the volume of rock mass discharge to the pit haulage berm. During the analysis of the world experience of research on this topic, the key factors affecting the formation of collapse and discharge – natural and technological – are identified. The method of conducting experiments and collecting data for analyzing the influence of technological parameters of location, charging and initiation of wells on the volume of rock mass discharge is described. It is established that the main discharge to the pit haulage berm is formed by the volume of rock mass limited by the prism of the slope angle. With a sufficient rock mass displacement from the edge of the bench crest towards the center of the block, only the wells of the 1st and 2nd rows participate in the discharge formation. Empirical dependences of the total volume of rock mass discharge on the length of the block along the bench crest, the specific consumption of explosives, the size of a rock piece P50 and the rate of rock breaking are obtained. The obtained results can be used to design the parameters of the drilling and blasting operations (DBO), as well as to predict and evaluate the possible consequences of a mass explosion in similar mining and geological conditions.

 Ключевые слова массовый взрыв транспортная берма удельный расход ВВ диаметр скважин темп отбойки гранулометрический состав выброс горной массы Keywords large-scale blast pit haulage berm specific consumption of explosives borehole diameter rate of rock breaking particle size composition rock mass discharge Агаронян Г.А. Моделирование процесса перемещения и формирования развала взорванной горной массы при взрыве в трещиноватой среде / Г.А.Агаронян, А.Г. Агаронян // Вестник Национального политехнического университета Армении. Металлургия, материаловедение, недропользование. 2018. № 1 (21). С. 84-95. Aharonyan G.A., Aharonyan A.G. Modeling the process of the displacement and formation of the exploded rock mass desintegration at an explosion in a fractured medium. Metallurgiya, materialovedenie, nedropolzovanie. 2018. N 1 (21), p. 84-95 (in Russian). Аленичев И.А. Корректировка удельного расхода взрывчатого вещества с учетом обводненности апатит-нефелиновых руд // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2016. № 7. С. 364-373. Alenichev I.A. Correction of explosive ratio with allowance for apatite-nepheline ores flooding. Mining informational and analytical bulletin. 2016. N 7, p. 364-373 (in Russian). Блинов А.Н. Закономерности формирования структуры развала горной массы при взрывных работах на карьерах: Автореф. дис. … канд. техн. наук. Екатеринбург: Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук. 2001. 24 с. Blinov A.N. Regularities of the formation of the structure of the rock mass collapse during blasting operations at pits: Avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk. Ekaterinburg: Institut gornogo dela Uralskogo otdeleniya Rossiiskoi akademii nauk, 2001, p. 24 (in Russian). Кабелко С.Г. Верификация компьютерной технологии прогнозирования развала взорванной горной массы в карьерах / С.Г.Кабелко, В.А.Дунаев, А.В.Герасимов // Маркшейдерия и недропользование. 2016. № 3 (83). С. 62-65. Kabelco S., Dunaev V., Guerasimov A. Verification of computer technology of forecasting the collapse of blasted rock mass in open pits. Mine surveying and subsurface use. 2016. N 3 (83), p. 62-65 (in Russian). Копылов С.В. Метод определения параметров развала отбитой горной массы на карьерах: Автореф. дис. … канд. техн. наук. М.: Институт проблем комплексного освоения недр Российской академии наук, 2005. 22 с. Kopylov S.V. Method for determining the parameters of the exploded rock mass collapse in pits: Avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk. Moscow: Institut problem kompleksnogo osvoeniya nedr Rossiiskoi akademii nauk, 2005, p. 22 (in Russian). Лаптев Ю.В. Компьютерное моделирование развала горной массы при селективной разработке / Ю.В.Лаптев, В.Д.Кантемиров, А.М.Яковлев // Альманах современной науки и образования. 2014. № 5-6 (84). С. 92-96. Laptev Yu.V., Kantemirov V.D., Yakovlev A.M. Computer modeling of rock mass breakup in selective mining. Almanac of Modern Science and Education. 2014. N 5-6 (84), p. 92-96 (in Russian). Парамонов Г.П. Прогнозирование параметров развала горной массы при производстве взрывных работ / Г.П.Парамонов, В.В.Лисевич // Международный научно-исследовательский журнал. 2016. № 4 (46). C. 100-103. DOI: 10.18454/IRJ.2016.46.025 Paramonov G.P., Lisevich V.V. Forecasting of parameters of a rock mass collapse when blasting work. International Research Journal. 2016. N 4 (46), p. 100-103. DOI: 10.18454/IRJ.2016.46.025 (in Russian). Ракишев Б.Р. Модели развала пород на уступах при различных технологиях взрывных работ // Записки Горного института. 2007. Т. 171. С. 39-44. Rakishev B.R. Models of rock collapse on benches with various technologies of blasting operations. Journal of Mining Institute. 2007. Vol. 171, p. 39-44 (in Russian). Рождественский В.Н. Исследование способов управления шириной развала при взрывании скальных пород на карьерах: Автореф. дис. … канд. техн. наук. Екатеринбург: Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук, 1997. 27 с. Rozhdestvenskii V.N. Investigation of methods for controlling the collapse width during rock blasting at pits: Avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk. Ekaterinburg: Institut gornogo dela Uralskogo otdeleniya Rossiiskoi akademii nauk, 1997, p. 27 (in Russian). Brent G.F. Throw blasting analysis / G.F.Brent, M.J.Noy // Proceedings Eighth International Symposium on Rock Fragmentation by Blasting, 7-11 May 2006, Santiago, Chile. P. 717-722. Brent G.F., Noy M.J. Throw blasting analysis. Proceedings Eighth International Symposium on Rock Fragmentation by Blasting, 7-11 May, 2006, Santiago, Chile, p. 717-722. Blast Monitoring and Blast Translation – Case Study of a Grade Improvement Project at the Fimiston Pit, Kalgoorlie, Western Australia / M.Fitzgerald, S.York, D.Cooke, D.Thornton // Eighth International Mining Geology Conference, 22-24 August, 2011, Queenstown, New Zealand. Australasian Institute of Mining and Metallurgy, 2011. P. 285-297. Fitzgerald M., York S., Cooke D., Thornton D. Blast Monitoring and Blast Translation – Case Study of a Grade Improvement Project at the Fimiston Pit, Kalgoorlie, Western Australia. Eighth International Mining Geology Conference, 22-24 August, 2011, Queenstown, New Zealand. Australasian Institute of Mining and Metallurgy, 2011, p. 285-297. Choudhary B.S. Firing patterns and its effect on muck pile shape parameters and fragmentation in quarry blasts // International Journal of Research in Engineering and Technology. 2013. Vol. 2. Iss. 9. P. 32-45. Choudhary B.S. Firing patterns and its effect on muck pile shape parameters and fragmentation in quarry blasts. International Journal of Research in Engineering and Technology. 2013. Vol. 2. Iss. 9, p. 32-45. Esen S. Muck pile shaping for draglines and dozers at surface coalmines / S.Esen, M.Nagarajan // 11th International symposium on rock fragmentation by blasting, 24-26 August, 2015, Sydney, Australia. Australasian Institute of Mining and Metallurgy, 2015. P. 1-8. Esen S., Nagarajan M. Muck pile shaping for draglines and dozers at surface coalmines. 11th International symposium on rock fragmentation by blasting, 24-26 August, 2015, Sydney, Australia. Australasian Institute of Mining and Metallurgy, 2015, p. 1-8. Isheyskiy V. Combination of fracturing areas after blasting column charges during destruction of rocks / V.Isheyskiy, M.Marinin, V.Dolzhikov // International Journal of Engineering Research and Technology. 2019. Vol. 12. № 12. P. 2953-2956. Isheyskiy V., Marinin M., Dolzhikov V. Combination of fracturing areas after blasting column charges during destruction of rocks. International Journal of Engineering Research and Technology. 2019. Vol. 12. N 12. P. 2953-2956. Paul S. Factors governing the muck pile characteristics / S.Paul, C.David // 43rd annual conference on explosives and blasting techniques, 29 January – 1 Febrary, 2017. Orlando, Florida, USA. URL: https://www.researchgate.net/publication/314506218 (дата обращения: 10.04.2020) Paul S., David C. Factors governing the muck pile characteristics. 43rd annual conference on explosives and blasting techniques, 29 January – 1 Febrary, 2017. Orlando, Florida, USA. URL: https://www.researchgate.net/publication/314506218 (date of access 10.04.2020). Rai P. Blast design for controlled augmentation of muck pile throw and drop / P.Rai, H.Yang // Tunnel and Underground Space. 2010. Vol. 20. Iss. 5. P. 360-368. Rai P., Yang H. Blast design for controlled augmentation of muck pile throw and drop. Tunnel and Underground Space. 2010. Vol. 20. Iss. 5, p. 360-368. Sastry V. Fragmentation and throw due to blasting – Role of initiation systems / V.Sastry, R.Chander // Proceedings 36th International conference on explosives and blasting, Los Angeles, USA, 2008. P. 371-376. Sastry V., Chander R. Fragmentation and throw due to blasting – Role of initiation systems. Proceedings 36th International conference on explosives and blasting, Los Angeles, USA, 2008, p. 371-376.